Mengapa overload pada bearing terjadi dan bagaimana cara mencegahnya?

Poros, sebagai komponen kunci dari peralatan mekanis, berperan dalam menopang dan mendukung untuk memastikan operasi peralatan yang lancar dan efisien di bawah berbagai kondisi beban. Baik dalam motor maupun transmisi, poros harus mampu menahan beban radial dan axial yang dihasilkan selama operasi. Namun, ketika beban aktual poros melebihi batas desainnya, fenomena kelebihan beban (overload) akan terjadi. Kelebihan beban tidak hanya akan menyebabkan kegagalan dini poros, tetapi juga dapat menyebabkan kerusakan peralatan yang lebih serius.

Apa itu kelebihan beban poros?

Kegagalan beban pada bearing merujuk pada situasi di mana beban yang ditanggung oleh bearing selama penggunaan melebihi kapasitas daya dukung beban terRated-nya. Beban terRated biasanya merupakan nilai perhitungan teoretis berdasarkan kondisi standar oleh produsen bearing, dan penggunaan yang tidak tepat dalam pekerjaan sebenarnya, seperti beban berlebih, dampak tiba-tiba, dll., akan menyebabkan kelebihan beban. Kegagalan beban dapat terjadi selama operasi jangka panjang peralatan, atau mungkin terjadi secara instan di bawah beban dampak tiba-tiba.

Bahaya kegagalan beban pada bearing
Menurut standar material seperti ISO 281 dan ISO 15243, kegagalan beban pada bearing dapat menyebabkan beberapa bahaya umum berikut pada peralatan:

1.Kerusakan lelah dipercepat
Ketika poros bekerja dalam kondisi overload, stres pada titik kontak antara elemen gulung dan jalur gulung meningkat secara signifikan. Operasi jangka panjang dengan overload akan mengakibatkan kelelahan material pada poros, retakan mikro akan muncul, dan akhirnya terjadi pengelupasan permukaan atau fragmenisasi. Kegagalan kelelahan ini sering kali menjadi salah satu alasan utama kegagalan poros.

2.Peningkatan deformasi dan aus
Overload akan menyebabkan penyusutan berlebihan pada jalur gulung poros dan elemen-elemen gulung, yang menghasilkan deformasi plastik. Ini tidak hanya akan meningkatkan gesekan poros, tetapi juga memperparah aus pada permukaan gulungan. Seiring bertambahnya aus, presisi dan efisiensi operasi poros akan secara bertahap menurun.

3.Peningkatan Suhu
Ketika poros terlalu dipbebankan, karena peningkatan gesekan, panas yang dihasilkan di dalam poros juga meningkat. Kenaikan suhu tidak hanya akan mempercepat kerusakan pelumas, tetapi juga menyebabkan performa material poros menurun, yang lebih jauh meningkatkan risiko kerusakan.

4.Kerusakan instan akibat beban dampak
Beban dampak tiba-tiba, terutama dalam situasi seperti saat startup atau pengereman darurat, akan membuat poros menerima stres yang melebihi batas desain dalam waktu singkat. Akumulasi stres ini dapat menyebabkan retakan lokal pada elemen-elemen gulung atau jalur gulungan dan bahkan dapat mengakibatkan kegagalan instan poros.

Alasan-alasan kelebihan beban poros
Penyebab kelebihan beban poros seringkali berhubungan dengan kondisi penggunaan peralatan, desain yang tidak rasional, atau pemeliharaan yang tidak tepat.

Berikut adalah beberapa penyebab umum kelebihan beban:

1.Desain peralatan yang tidak tepat
Saat merancang peralatan, kondisi kerja aktual tidak dipertimbangkan sepenuhnya, dan pemilihan poros tidak memadai. Sebagai hasilnya, di bawah beban berat, kecepatan tinggi, atau kondisi beban kompleks, poros tidak dapat menahan stres yang berlebihan.

2.Beban radial dan aksial yang berlebihan
Pada motor atau transmisi, jika beban radial atau aksial yang ditanggung peralatan selama operasi melebihi beban terukur poros, poros akan berada dalam keadaan kelebihan beban untuk waktu yang lama, yang mengarah pada kerusakan dini.

3.Pemulihan dan pemberhentian yang sering
Ketika peralatan sering dihidupkan, dimatikan, atau dipercepat, beban dampak tinggi sesaat akan terbentuk. Poros akan menanggung stres yang relatif besar dalam waktu singkat, yang mudah menyebabkan kelebihan beban lokal.

4.Lubrikasi yang tidak tepat
Lubrikasi yang tidak mencukupi akan meningkatkan gesekan internal pada poros, menyebabkan poros menghadapi stres gesekan yang lebih besar selama operasi dan mempercepat kerusakan kelebihan beban.

5.Ketidakselarasan
Penyelarasan yang buruk selama pemasangan peralatan, terutama penyelarasan poros yang buruk antara motor dan gearbox, akan menyebabkan poros menanggung beban eksentrik tambahan. Beban yang tidak merata ini akan mengarah pada kelebihan beban lokal pada poros.

Bagaimana cara menghindari overload pada bearing?
Untuk menghindari overload pada bearing, operator peralatan dan insinyur pemeliharaan perlu mengambil tindakan dari berbagai aspek desain, operasi, dan pemeliharaan:

1.Pemilihan bearing yang tepat
Pada tahap desain, bearing harus dipilih dengan bijak sesuai dengan kondisi kerja aktual dan kondisi beban untuk memastikan bahwa beban terukurnya dapat memenuhi persyaratan operasi jangka panjang peralatan. Jika kondisi kerjanya kompleks, bearing dengan beban terukur lebih tinggi atau bearing khusus dapat dipilih.

2.Kontrol beban peralatan
Hindari operasi beban berlebih jangka panjang pada peralatan. Terutama pada peralatan seperti motor dan gearbox, pastikan beban tetap berada dalam rentang beban terukur bearing. Untuk kondisi kerja yang dapat menyebabkan kelebihan beban sesaat, disarankan untuk merancang langkah perlindungan kelebihan beban yang tepat.

3.Optimalkan operasi mulai dan berhenti
Kurangi frekuensi mulai dan berhenti yang sering pada peralatan, atau gunakan perangkat mulai lembut untuk menghindari kerusakan bearing akibat beban dampak. Teknologi mulai lembut dapat mengurangi stres dampak saat startup dan mengurangi risiko kelebihan beban pada bearing.

4.Pastikan pelumasan yang benar
Periksa secara teratur kondisi pelumasan bearing, pastikan pelumas diisi ulang tepat waktu, dan pilih minyak atau grease pelumas yang sesuai dengan suhu kerja dan beban. Pelumasan dapat secara efektif mengurangi gesekan dan mengurangi kenaikan suhu serta aus bearing dalam kondisi beban berat.

5.Penyelarasan dan pemasangan yang tepat
Selama proses pemasangan peralatan, pastikan akurasi penyelarasan poros dari motor dan gearbox. Melalui alat penyelarasan dan instrumen penyelarasan laser, pastikan bahwa beban yang ditanggung oleh bearing didistribusikan secara merata dan hindari kelebihan beban lokal.

Kelebihan beban pada bearing adalah salah satu alasan utama kegagalan bearing dan akan memiliki dampak negatif yang mendalam terhadap operasi normal peralatan. Melalui desain yang rasional, kontrol beban, operasi yang dioptimalkan, manajemen pelumasan yang baik, dan penyelarasan pemasangan, kejadian kelebihan beban pada bearing dapat dihindari secara efektif serta memperpanjang masa pakai bearing dan peralatan. Dalam penggunaan sehari-hari, pemeriksaan dan pemeliharaan rutin untuk memastikan bahwa peralatan beroperasi dalam rentang beban yang aman dapat secara signifikan meningkatkan efisiensi dan keandalan operasi peralatan.